Антенны играют важную роль в подключении устройств без каких-либо кабелей. Одним из популярных типов антенн является антенна на печатной плате, которая использует токопроводящие дорожки на печатной плате в качестве проводника. Антенны на печатной плате очень удобны и используются на различных электронных устройствах, таких как смартфоны и устройства IoT.
Антенны на печатных платах становятся все более важными, поскольку современные электронные устройства требуют более компактных и экономически эффективных конструкций. Их небольшой размер и низкая стоимость делают их привлекательными для производителей, которые хотят оптимизировать пространство, не жертвуя производительностью. Эти антенны также упрощают процесс проектирования, устраняя необходимость во внешних антеннах.
Давайте рассмотрим типы антенн на печатных платах и их применение. Мы также узнаем об их преимуществах и ограничениях и сравним антенны на чипах с антеннами на печатных платах.
Типы и области применения антенн на печатных платах
На рынке представлено множество различных типов антенн PCB. Каждая антенна обладает уникальными характеристиками и сферами применения. Важно знать типы антенн PCB, чтобы выбрать подходящую для ваших нужд.
Вот распространенные типы антенн на печатных платах:
1. Монопольная антенна
Монопольная антенна — один из самых простых типов антенн на печатной плате. Они состоят из одного излучающего элемента, который устанавливается вертикально над заземляющей плоскостью печатной платы. Она имеет небольшой размер, около половины длины волны. Монопольная антенна является всенаправленной, что означает, что она может излучать во всех направлениях.
Наши преимущества
· Конструкция проста и легка в изготовлении.
· Монопольные антенны работают по равномерной диаграмме направленности, что делает их надежным выбором для многих применений.
· Хорошо работает в широком диапазоне частот
Приложения
Монопольные антенны используются в различных устройствах, таких как мобильные телефоны, беспроводные устройства связи и системы RFID. Их простая конструкция делает их идеальными для приложений с ограниченным пространством.
2. Перевернутая F-антенна (IFA)
Антенна Inverted-F — это разновидность монопольной антенны. Она имеет короткий излучающий элемент, который загнут назад к плоскости земли. Это образует перевернутую букву «F», отсюда и ее название. IFA еще меньше монопольной антенны, что делает ее пригодной для небольших устройств и приложений.
Наши преимущества
· IFA занимает меньше места, чем традиционные монопольные антенны.
· Он имеет лучшее согласование импеданса и может работать на более низких частотах.
· Его можно легко интегрировать в различные схемы печатных плат.
Приложения
IFA широко используются в мобильных устройствах и приложениях Wi-Fi. Они очень малы, что делает их подходящими для современной электроники, которой нужна беспроводная связь.
3. Меандровая антенна
Меандровая антенна имеет зигзагообразную или меандровую форму. Эта уникальная конструкция помогает им достигать определенных диаграмм направленности и полос пропускания даже при небольшом размере на печатной плате.
Наши преимущества
· Уникальная зигзагообразная конструкция позволяет создать более длинную антенну на меньшей площади.
· Эти антенны могут охватывать широкий диапазон частот.
· Их можно легко и с меньшими затратами напечатать на печатных платах.
Приложения
Меандровые антенны используются в приложениях IoT и системах RFID. Они идеально подходят для устройств, взаимодействующих в разных диапазонах, поскольку могут работать на многих частотах.
4. Дипольная антенна
Дипольная антенна состоит из двух проводящих элементов одинаковой длины. Они соединены в прямую линию с зазором. Ее элементы выполнены на печатной плате с металлическими дорожками. Диполи большую часть времени работают как опорная антенна для измерений.
Наши преимущества
· Дипольные антенны излучают сигналы в двух направлениях, что делает их идеальными для многих применений.
· Процесс их производства прост.
· Диполи обеспечивают приличный коэффициент усиления около 2.15 дБи.
Приложения
Дипольные антенны просты и подходят для различных частот. Это делает их выбором номер один для многих приложений, таких как телевизионное вещание и сети Wi-Fi.
5. Патч-антенна
Патч-антенна также известна как микрополосковая антенна. Это плоская прямоугольная антенна с металлической заплатой на одной стороне печатной платы и заземляющей плоскостью на другой. Размер и форма заплаты определяют ее рабочую частоту. Патч-антенна обычно используется для направленной связи.
Наши преимущества
· Патч-антенны тонкие и легкие, что делает их идеальными для небольших устройств.
· Их можно легко напечатать на печатных платах.
· Патч-антенны обеспечивают высокий коэффициент усиления и могут быть спроектированы для определенной поляризации.
Приложения
Антенны Patch подходят для устройств GPS и спутниковой связи. Они идеально подходят для приложений, которым требуется точная передача сигнала, поскольку они могут легко работать на определенных частотах.
6. Рамочная антенна
Рамочная антенна похожа на петлю из проводящего материала. Она может быть круглой или прямоугольной формы. Петли могут быть напечатаны на печатной плате, но они чувствительны к магнитным полям. Рамочная антенна может работать на различных частотах и идеально подходит для низкочастотных приложений.
Наши преимущества
· Рамочные антенны могут быть очень маленькими по форме, что не оказывает никакого влияния на производительность.
· Они излучают сигналы во всех направлениях.
· Рамочные антенны могут охватывать различные частоты.
Приложения
Рамочные антенны обычно используются в системах RFID, приложениях NFC и различных беспроводных коммуникационных устройствах. Они суперуниверсальны и малы, что делает их надежным вариантом для современных электронных приложений.
7. Щелевая антенна
Щелевая антенна создается путем вырезания щели в заземляющей плоскости печатной платы. Затем эта щель излучает электромагнитные волны. Кроме того, размеры и форма щели могут многое рассказать о характеристиках антенны.
Наши преимущества
· Щелевые антенны выполнены на заземляющей плоскости печатной платы, что экономит место
· Они обеспечивают хорошую пропускную способность и диаграмму направленности.
· Их конструкцию можно адаптировать к существующим схемам печатных плат без полной переделки.
Приложения
Щелевые антенны и беспроводные системы связи идут рука об руку. К ним относятся автоматические радарные системы и устройства Wi-Fi. Эти антенны могут эффективно работать даже в небольших помещениях, что делает их подходящими для компактных устройств.
Преимущества антенн на печатных платах
Антенна PCB является важным элементом для современных электронных и компактных устройств. Они идеально подходят для экономичных, прочных, высокопроизводительных и удобных систем передачи. Благодаря своей превосходящей эффективности и супергибкости, она предлагаетряд выдающихся характеристик, делающих его легким элементом передачи сигнала.
Вот некоторые из основных преимуществ использования антенн на печатных платах:
1. Снижает затраты за счет упрощения
Антенны на печатных платах экономят расходы, сокращая потребность в нескольких внешних компонентах. Для интеграции в схемы не требуется отдельный соединительный элемент. Это еще больше упрощает производство, устраняя дополнительные усилия по добавлению внешних компонентов. Они создаются в процессе производства печатных плат, чтобы сэкономить дополнительные расходы на сборку и внедрение.
2. Меньшие размеры, меньшая занимаемая площадь
Самая поразительная особенность антенн на печатных платах — их маленькие, крошечные и эксклюзивные размеры. Они требуют минимального или небольшого объема пространства, поскольку они вытравлены непосредственно в схемах. Устройства с компактными, ограниченными и ограниченными пространствами идеально подходят для антенн на печатных платах. Интернет вещей, носимые устройства, интеллектуальные устройства и GPS — вот некоторые из лучших применений, приобретенных благодаря их размерам.
3. Более широкие возможности настройки
Антенны PCB можно настраивать для различных устройств и операций. Эта настройка включает размеры, формы, шаблоны трассировки и частоты в соответствии с устройством. Инженеры также могут точно настраивать их частоту для поддержки нескольких или набора частотных диапазонов для работы в беспроводной связи и других системах, включая Wi-Fi и GPS.
4. Массовое производство, идеальное
Учитывая его кастомизацию, они поддерживают масштабируемый и высококонсистентный набор беспроводных систем. После завершения проектирования антенны PCB ее можно тиражировать в различных единицах (тысячах или сотнях) без внешнего производства.
Поскольку структура антенны PCB поддерживает прямую интеграцию в печатную плату, она дополнительно обеспечивает согласованный и высокопроизводительный выход во всех блоках. Для поддержания согласованных операций на протяжении всего процесса требуются только дополнительные компоненты.
5. Прочный к механическим воздействиям
Существует более пяти типов антенн, и рамочные антенны являются идеальными компонентами для создания гибких антенн. Они легко выдерживают изгиб и растяжение, не распадаясь на мелкие части при нагрузке или натяжении.
Прямая интеграция в схему является основным фактором, обеспечивающим устойчивые и менее подверженные механическим повреждениям характеристики. Они не имеют внешних соединений, не содержат движущихся частей и полезны для суровых условий.
6. Одиночные/прямые пути сигнала
Антенны на печатной плате работают в модуле с высокой направленностью, поскольку не имеют распределительных и запутанных путей из-за прямой интеграции. Это эффективно снижает потери на пути сигнала и направляет трассы в более эффективную передачу. Антенны на печатной плате оказались лучшими исполнителями для высокочастотных устройств без архитектуры внешней соединительной цепи.
Ограничения антенн на печатных платах
Антенны PCB также имеют некоторые ограничения наряду с их преимуществами. Ниже приведены некоторые ограничения антенн PCB, которые вы также должны учитывать в процессе проектирования:
1. Ограниченный диапазон
Антенны PCB работают на более коротком расстоянии, чем внешние антенны. Поэтому они не подходят для приложений, которым требуется связь на больших расстояниях.
2. Чувствительность к дизайну
Производительность антенны на печатной плате зависит от ее конструкции, например, размера печатной платы и расположения антенны. Если конструкция антенны ненадежна, это может повлиять на силу сигнала и создать помехи.
3. Ограничения по частоте
Антенны PCB работают лучше на разных частотных диапазонах. Но если ваша антенна поддерживает несколько частот, это может усложнить процесс. Это также может повлиять на производительность.
4. Низкая мощность управления
Антенны PCB не могут работать с большой мощностью, как другие большие или внешние антенны. Это означает, что вы не можете использовать их для приложений передачи большой мощности.
5. Ограниченная направленность
Многие антенны на печатных платах могут быть менее направленными. Это означает, что они излучают сигналы во всех направлениях. Это может снизить их эффективность в приложениях, где требуется направленная передача сигнала.
6. Трудности настройки
Может быть сложно настроить антенну PCB, чтобы она хорошо работала. Кроме того, вам придется перенастраивать ее каждый раз, когда вы меняете размер или компоновку платы. Это может привести к увеличению времени и усилий в процессе проектирования.
О PCBasic
Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.
Соображения относительно проектирования антенны на печатной плате
Если вы хотите, чтобы ваша антенна PCB работала хорошо, вам придется убедиться, что вы выбрали надежную конструкцию, которая соответствует вашим конкретным потребностям. Вот некоторые вещи, которые следует учесть перед проектированием антенны PCB:
· Полоса частот: Антенны работают на частотных диапазонах, подходящих для различных диапазонов связи. Поэтому при проектировании антенны важно спроектировать ее для работы в подходящем частотном диапазоне, например 2.4 ГГц для Wi-Fi или Bluetooth. Когда вы выбираете правильный частотный диапазон для своей конструкции антенны на печатной плате, вы можете наслаждаться лучшей силой сигнала и качеством передачи.
· Наземная плоскость: Заземляющая плоскость также является важным элементом конструкции антенны на печатной плате. Плоскость может влиять на работу антенны, нарушая диаграмму направленности и импеданс. Обязательно рассмотрите хорошую конструкцию заземляющей плоскости для лучшей передачи сигнала и меньших помех.
· Сопротивление импеданса: Согласование импеданса может гарантировать, что антенна хорошо работает с подключенными цепями. Плохое согласование импеданса может привести к потере сигнала или снижению эффективности. Разработчики должны тщательно согласовывать импеданс антенны с линией передачи. Обычно для хорошей производительности он составляет около 50 Ом.
· Моделирование и прототипирование антенн на печатной плате: Перед тем как завершить проект, важно использовать инструменты моделирования для проверки производительности антенны. Эти инструменты проверяют поведение антенны по различным параметрам. К ним относятся диаграммы направленности и импеданс. После моделирования прототипирование также проверяет антенну в реальных условиях, чтобы убедиться, что проект соответствует стандартам.
· Экологические факторы: Факторы окружающей среды также могут влиять на производительность антенн PCB. Различные окружающие предметы могут влиять на силу сигнала антенн. К ним относятся металлические предметы или корпус устройства. Обязательно учитывайте это при размещении антенны на PCB и в корпусе устройства.
Чип-антенна против печатной платы-антенны
Современная электроника для беспроводной связи может работать как на чип-антеннах, так и на печатных платах. Однако они могут иметь разные характеристики и цели. Давайте рассмотрим подробнее чип-антенны и печатные платы.
· Чип-антенна: Чип-антенна — это предварительно изготовленный небольшой антенный модуль. Эту антенну легко разместить на печатной плате, как и любой другой электронный компонент.
· PCB антенна: Антенна для печатной платы печатается или трассируется непосредственно на поверхности самой печатной платы в процессе проектирования платы.
Давайте рассмотрим подробное сравнение чип-антенны и печатной платы-антенны:
Особенность Антенна на чипе Антенна на печатной плате
Размер и форм-фактор: Очень маленький и легкий, идеально подходит для компактных устройств. Он различается по размеру; обычно он больше, но вы можете переделать его, чтобы он соответствовал определенным макетам.
Эффективности: Часто предварительно настроены для надежной работы, но могут иметь ограничения из-за размера. Возможность настройки для определенных характеристик производительности, таких как усиление и полоса пропускания.
Легкость интеграции: Легко интегрируется с монтажными площадками для прямой пайки на печатные платы. Требует тщательного проектирования и рассмотрения компоновки для оптимального размещения.
Настройка Ограниченные возможности настройки Широкие возможности настройки в зависимости от потребностей проектирования печатной платы
Приложения: Мобильные телефоны, устройства Bluetooth, устройства IoT, модули Wi-Fi, беспроводные датчики, RFID, дроны, бытовая электроника
Заключение
Антенны PCB, изготовленные из печатных плат, очень важны в беспроводной связи. Конструкции антенн PCB варьируются от сверхкомпактных до работающих приложений и являются экономически эффективными. Они могут быть любыми: от простой монопольной конструкции до более сложных патч- и щелевых антенн. Они обеспечивают гибкость конструкции, но имеют надежную производительность.
Понимание различных типов антенн PCB позволит вам лучше понять, когда придет время выбрать подходящую антенну, которая подойдет для вашего приложения. По мере развития технологий мы можем ожидать увидеть еще более инновационные и сложные конструкции антенн PCB
